柔性刷式采样器

微重力高效集尘

采用柔性刷与小行星土壤耦合动力学优化设计，在微重力下实现更高采样效率与更低结构风险。

Sun, Qichen · Bolin, Zhang · Bo, Lei · Guo, Fan · Jianfeng, Man · 刘锦阳 · Zhao, Zeng

Advances in Space Research 2025

技术优势

模型经实验验证

耦合模型通过真空微重力条件下的实验对比确认有效，为地面预测提供依据。

多参数可调优化

模型可定量分析刷转速、弯曲刚度、粗糙度、进给速度和重力对采样量和出口速度的影响，支撑采样器参数优化。

识别结构风险

在提升采样效率的同时，刷连接点载荷增大，模型可评估损伤与移位风险，指导结构强度设计。

应用场景

• 小行星采样：为小行星采样器设计提供经过验证的动力学模型，预测多参数下的采样性能。
• 月球风化层采样：模型可扩展应用于月球风化层采样，评估微重力下柔性刷的采样效率与结构风险。
• 颗粒输送：柔性刷与颗粒相互作用模型用于优化颗粒输送过程中的质量流量和出口速度。
• 柔性机构接触：耦合模型考虑多种接触场景，为柔性机构与颗粒接触问题提供分析工具。
• 空间探索：支持空间采样任务的方案论证与参数设计，提高任务成功率和安全性。